A combustão completa do metano é CH4 + 2 O2 ? CO2 + 2 H2O, com ?H° = -890 kJ·mol^-1. Se uma usina queima…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
A combustão completa do metano é CH4 + 2 O2 ? CO2 + 2 H2O, com ?H° = -890 kJ·mol^-1. Se uma usina queima 1,50×10^6 mol de CH4: calcule (a) a energia liberada (kJ) e (b) a massa de CO2 produzida (kg). Use M(CO2)=44,01 g·mol^-1.
- A) Energia = 1,50×10^9 kJ; massa CO2 = 5,5×10^4 kg
- B) Energia = 1,00×10^9 kJ; massa CO2 = 4,0×10^4 kg
- C) Energia = 1,20×10^9 kJ; massa CO2 = 6,0×10^4 kg
- D) Energia = 2,00×10^9 kJ; massa CO2 = 8,00×10^4 kg
- E) Energia liberada = 1,335×10^9 kJ (exotérmica). Massa CO2 = 6,6015×10^4 kg (˜66,015 kg).
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Energia liberada. A reação libera 890 kJ por mol de CH4 queimado (ΔH° = -890 kJ·mol^-1, sinal negativo indica reação exotérmica). Para 1,50×10^6 mol: 1,50×10^6 × 890 = 1,335×10^9 kJ.
- Quantidade de CO2. Pela equação, 1 mol de CH4 produz 1 mol de CO2. Logo, são produzidos 1,50×10^6 mol de CO2.
- Massa de CO2. Massa = 1,50×10^6 mol × 44,01 g·mol^-1 = 6,6015×10^7 g. Como 1 kg = 1000 g, a massa é 6,6015×10^4 kg, ou seja, cerca de 66 015 kg.
- Comparação com o gabarito. Os valores que encontrei (1,335×10^9 kJ e 6,6015×10^4 kg) coincidem com a alternativa E, que é o gabarito oficial. Não há divergência.
- Por que as outras estão erradas. A: usa cerca de 1000 kJ por mol em vez de 890 kJ por mol. B: sugere um número de mols diferente do enunciado (1,00×10^6 em vez de 1,50×10^6). C: sugere um valor de energia por mol próximo de 800 kJ e uma massa molar aproximada de 40 g·mol^-1, que não correspondem aos dados. D: os valores não resultam de nenhuma multiplicação coerente com os dados, indicando erro no uso dos coeficientes estequiométricos ou nos cálculos.
💡 Dica: Calcule a energia usando a entalpia e a massa de CO2 pela estequiometria.
Alternativa por alternativa
O aluno arredondou o calor de combustão para 1000 kJ por mol em vez de usar 890 kJ por mol, e não converteu a massa de CO2 com a massa molar dada.
Por que engana: O aluno pode confundir a quantidade de energia liberada com a quantidade de CO2 produzida, fazendo cálculos incorretos.
O aluno leu mal a quantidade de metano, usando 1,00×10^6 mol em vez de 1,50×10^6 mol, e isso afetou os dois resultados.
O aluno usou um valor de energia por mol próximo de 800 kJ, que não está no enunciado, e arredondou a massa molar do CO2 para cerca de 40 g·mol^-1, ignorando o valor de 44,01 g·mol^-1 fornecido.
O aluno aplicou os coeficientes da equação de forma indevida (por exemplo, multiplicando a quantidade de mols pelo coeficient 2 do O2 ou da H2O), o que inflaciona energia e massa.
Energia = 1,50×10^6 mol·890 kJ·mol^-1 = 1,335×10^9 kJ; mol CO2 = 1,50×10^6 (razão 1:1); massa = 1,50×10^6·44,01 g = 6,6015×10^7 g = 6,6015×10^4 kg.
Raio-X da questão
combustão do metano
avaliacao
reação de combustão · cálculo estequiométrico
Revisar cálculos de entalpia e estequiometria de reações químicas.
O aluno pode confundir a quantidade de energia liberada com a quantidade de CO2 produzida, fazendo cálculos incorretos.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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